具有单色器和阶数选择滤光器的光谱仪制造技术

一种光谱仪(1)，包括光源(2)、具有至少一个衍射光栅(4)的单色器(3)、单色器壳体(5)、阶数选择滤光器(7)、微孔板容器(12)和控制器(6)。所述光谱仪(1)的阶数选择滤光器(7)包括基板(23)、第一光学薄膜(24)和第二光学薄膜(25)，其中，以在空间上部分重叠且无干扰的方式，将第一光学薄膜(24)设置在基板(23)的第一表面(26)上，并且将第二光学薄膜(25)设置在基板(23)的第二表面(27)上。装备有相应的阶数选择滤光器的光谱仪(1)在用于检测在微孔板(13)的孔(14)中检查到的样品的吸收光谱的扫描方法中使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于对微孔板的孔中的样品进行吸收光谱测定的具有单色器和阶数选择滤光器的光谱仪，以及涉及一种用于检测微孔板孔中的样品的吸收光谱的扫描方法，其中使用了装备有单色器和这种阶数选择滤光器的光谱仪。
技术介绍
具有单色器的光谱仪已被获知了较长一段时间，并且被用于例如产生具有特定波长的照明光，以检查澄清的低分子溶液的吸收特性。光谱仪也被用于检测并测量宽波长范围内的光，包括电磁光谱的近红外光、可见光和紫外光。从美国专利No.4,225,233获知一种特殊的快速扫描分光光度计，其依赖于向扫描元件发射的控制电压信号来产生具有预定波长的照明光。与常规的光谱仪相反，被设置在分光光度计的光栅像平面中的扫描元件被形成为固定到检流计的转子的小反射镜。所述检流计的角位置由闭环电子控制电路来精确地控制。由该反射镜反射的光谱被引导通过狭缝，由此提供具有处于50到300nm或者甚至50到600nm范围内的预定波长的光。该波长范围被线性地扫描。然而，在较高的波长范围内，由于检流计的驱动器的限制，必须接受降低的波长精度。不同于由用于偏转单色器所提供的光谱的反射镜来生成照明光束以检查样品，在美国专利No.7,924,422B2中，在对从被检物体反射的光进行光谱测定期间，阶数选择滤光器(OSF)被提供在所使用的色散光栅的下游。该文献公开了一种用于光学计量的校准方法。举例说明的OSF包括三个滤光区，但它也可以包括更少或更多的滤光区。例举的三个滤光区中的每一个充当一个长波通或带通滤光器，以防止位于正下方的阵列探测器(例如CCD或CMOS传感器)的像素接收具有高于被测衍射阶(典型地，第一阶+/-1中的一个)的衍射阶的光。所公开的OSF能够被用于从电磁光谱的近红外光(NIR)经由可见光(VIS)和紫外光(UV)一直达到深紫外光(DUV)的波长范围。从美国专利No.7,924,422B2获知具有三个区域的阶数选择滤光器，其传输范围由薄膜滤光器堆叠产生，这些薄膜滤光器全部都被设置在一个公用的光学透明基板上并且至少部分地被设置在底层上。附图在图1A中示出了具有相互邻接的薄膜滤光器堆叠的阶数选择滤光器(参见美国专利No.7,924,422B2的图8)，并在图1B中示出了具有相互部分重叠的薄膜滤光器堆叠的阶数选择滤光器(参见US7,924,422B2的图9)。文献US3,711,708公开了一种用于检测气相色谱仪的输出处的红外光谱的快速扫描仪，文献EP0015607A1公开了一种用于光谱仪的经改良Ebert单色器，并且文献WO93/22636A1公开了一种单色器，所述单色器被设置在一个单独的壳体上，并且包括一个相应的固定入口和出口缝隙、衍射光栅和边缘滤光器，所述边缘滤光器被光栅驱动器连续地驱动并且相对于光栅具有角同步。文献US6,313,471B1公开了一种用于确定位于试管内或微孔板的孔内的样品的荧光性、发光性或吸收性的设备。所述设备包括宽带光源、设置在单独壳体中的单色器以及具有用于控制撞击到探测器上的光的波长的多个单独的带通和/或边缘滤光器的滤光轮。激发光和发射光被带进一个光纤内，各自接近于孔内的样品或接近于探测器。微孔板读出器已长期被认为是用于检测微孔板的孔内的样品的荧光性、发光性和/或吸收性的光学测量系统，并且在市场上是可获得的，例如能以本专利申请人的产品的形式获得。系列的微孔板读出器包括用于选择用于照射微孔板孔内的样品的光的特定波长或更正确的说波长范围的装置(单色器、滤光器)。从样品到达的光也可以借助滤光器或单色器而被细分为优选的波长范围，并且可以被提供到相应的探测器。所有的多孔板都被称为本专利技术范围内的微孔板，其包括被设置成阵列的多个孔或容器。特别优选的微孔板至少具有根据如美国国家标准协会公布的SBS标准(ANSI_SBS1-2-3-4-2004)的微孔板的质量和脚印(footprint)。微孔板是已知的，例如微孔板的孔装备有圆形底部、平坦底部或V底部。这些孔可以被设置为“正常孔”，或者也可被设置为“深孔”。形状为截锥或截棱锥形式的孔通常是已知的。具有不同孔形状的所有微孔板的共同特征是它们具有标准化的底部面积，即它们具有标准化的“脚印(footprint)”，并且设置成阵列的孔的轴向距离也是标准化的。该轴向间距例如在24孔(4×6)板中是18mm，在96孔(8×12)板中是9mm，在384孔(16×24)板中是4.5mm，并且在1536孔(32×48)板中是2.25mm。微孔板的高度可取决于类型而大大改变，并且通常在10.4mm(例如，1536V底部深孔板)和44mm(例如，来自Greiner的96孔)之间。如果光谱仪的所用波长范围在大于一倍频程上延伸，则具有该波长的一半的某一部分光被附加地混合到具有设定的所需波长的光。所述部分源自光栅的次高衍射阶，该不合需的光无法从所需光中几何地分离出(见图2)。为了使所述不合需的部分保持离开由单色器产生的波长或波长范围，光谱分离已知通过在光路中布置长波通滤光器(阶数选择滤光器)来实现。根据选定的波长必须使用相应的滤光器。例如，具有350nm的边缘波长的长波通滤光器是适合的，以便使处于大约360nm到680nm范围的所需单色器波长与具有较高阶数的不合需光(小于340nm)分离。因此，如果常规的光谱仪将在宽波长范围内进行扫描，则需要进行若干次滤光器改变。例如，200nm至1000nm的扫描范围在多于两倍频程上延伸，并且因此需要三个不同的长波通滤光器，这导致滤光器的两次改变。滤光器的每次改变都需要时间，其中停止单色器光栅的移动也是必要的。如果想要在200nm至1000nm的宽波长范围上进行对测量的快速扫描，则通过改变滤光器而导致的这种中断是耗时的并且不可接受的。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种用于对微孔板的孔中的样品进行吸收光谱测定的光谱仪，所述光谱仪包括单色器和阶数选择滤光器的组合，并且允许在200nm至1000nm的波长范围内进行连续扫描，而无需扫描期间停止单色器的衍射光栅。该目的通过根据独立权利要求1的特征的光谱仪得以实现。本专利技术的另一目的是提供一种扫描方法，其中使用具有单色器和阶数选择滤光器组合的光谱仪来在200nm至1000nm的波长范围内的快速扫描期间，对微孔板的孔中的样品进行吸收光谱测定，而无需在该扫描期间停止单色器的衍射光栅。该目的通过根据独立权利要求17的特征的扫描方法得以实现。进一步优选的和专利技术的特征在相应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光谱仪(1)，包括：(a)光源(2)；(b)具有至少一个衍射光栅(4)的单色器(3)；(c)单色器壳体(5)；(d)阶数选择滤光器(7)，所述阶数选择滤光器(7)被提供在所述单色器(3)的所述衍射光栅(4)的上游或下游；(e)微孔板容器(12)，所述微孔板容器(12)被形成为用于容纳至少一个微孔板(13)，所述微孔板至少近似具有根据ANSI标准的微孔板格式并且包括多个孔(14)，以及(f)控制器(6)，其特征在于：所述光谱仪(1)的所述阶数选择滤光器(7)包括基板(23)、第一光学薄膜(24)和第二光学薄膜(25)，其中以在空间上部分重叠并且无干扰的方式将所述第一光学薄膜(24)设置在所述基板(23)的第一表面(26)上并且将所述第二光学薄膜(25)设置在所述基板(23)的第二表面(27)上。

【技术特征摘要】
2014.07.11 CH 01054/141.一种光谱仪(1)，包括：
(a)光源(2)；
(b)具有至少一个衍射光栅(4)的单色器(3)；
(c)单色器壳体(5)；
(d)阶数选择滤光器(7)，所述阶数选择滤光器(7)被提供在所述单色器(3)的
所述衍射光栅(4)的上游或下游；
(e)微孔板容器(12)，所述微孔板容器(12)被形成为用于容纳至少一个微孔
板(13)，所述微孔板至少近似具有根据ANSI标准的微孔板格式并且包括多个
孔(14)，以及
(f)控制器(6)，
其特征在于：所述光谱仪(1)的所述阶数选择滤光器(7)包括基板(23)、第一
光学薄膜(24)和第二光学薄膜(25)，其中以在空间上部分重叠并且无干扰的方式
将所述第一光学薄膜(24)设置在所述基板(23)的第一表面(26)上并且将所述第
二光学薄膜(25)设置在所述基板(23)的第二表面(27)上。
2.根据权利要求1所述的光谱仪(1)，其特征在于：所述阶数选择滤光器
(7)和所述单色器(3)的所述衍射光栅(4)各自都包括驱动器(4′，7′)，所述驱动器
按使得所述阶数选择滤光器(7)和所述单色器(3)的所述衍射光栅(4)能相对于彼
此连续并且同步地移动的方式可操作地连接到所述控制器(6)。
3.根据权利要求1或2所述的光谱仪(1)，其中所述单色器壳体(5)包括入
口缝隙(8)和出口缝隙(9)，并且其中所述光谱仪(1)的特征在于：与所述入口缝
隙(8)操作地连接的所述光源(2)以及与所述入口缝隙(8)或与所述出口缝隙(9)操
作地连接的所述阶数选择滤光器(7)分别被设置在所述单色器壳体(5)的外部。
4.根据权利要求1至3之一所述的光谱仪(1)，其特征在于：所述光源(2)
用作闪光灯，并且包括聚光反射镜(10)或聚光透镜(11)。
5.根据前述权利要求之一所述的光谱仪(1)，其特征在于：它包括光纤导
体(15)，所述光纤导体(15)将通过所述单色器(3)的所述衍射光栅(4)选择并且通
过所述阶数选择滤光器(7)与不合需的衍射阶分离的具有选定波长的光提供给
具有传输轴(17)的传输光学器件(16)。
6.根据权利要求5所述的光谱仪(1)，其特征在于：所述传输轴(17)被基本
垂直地设置，并且在孔(14)的区域中穿透所述微孔板容器(12)以及容纳的微孔板
(13)。
7.根据权利要求5或6所述的光谱仪(1)，其特征在于：所述传输光学器
件(16)包括椭圆偏转反射镜(18)，所述椭圆偏转反射镜(18)用于在所述传输轴(17)
的方向上偏转来自所述单色器(3)的光。
8.根据权利要求5或6所述的光谱仪(1)，其特征在于：所述传输光学器
件(16)包括用于检测的测量探测器(19)以及提供在所述测量探测器(19)的上游
的收集透镜(20)，所述收集透镜(20)用于聚焦来自所述微孔板(13)的孔(14)的传
输光。
9.根据权利要求5或6所述的光谱仪(1)，其特征在于：所述传输光学器
件(16)包括用于检测的参考探测器(21)和提供在所述参考探测器(21)上游的分
束器(22)，所述分束器(22)用于偏转来自所述单色器(3)的光的一部分。
10.根据权利要求8和9所述的光谱仪(1)，其特征在于：所述传输光学器
件(16)的测量组件(19)被设置在所述传输轴(17)上所述微孔板容器(12)和所述容
纳的微孔板(13)上方处，并且所述参考装置(21...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·尼格尔，A·厄尔巴切，F·芒乔，
申请(专利权)人：泰肯贸易股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH